氣相色譜法是近20余年迅速發(fā)展起來的一種新型的分離分析方法,已逐漸成為一門科學(xué)氣相色譜法。其較早應(yīng)用于分離分析石油產(chǎn)品,目前已被廣泛應(yīng)用于石油、化工、有機合成、醫(yī)藥及食品等工業(yè)的科學(xué)研究和生產(chǎn)等方面,不僅如此氣相色譜法還可應(yīng)用于生物化學(xué)、臨床診斷和藥理等方面的研究,在環(huán)境保護方面,對于水、空氣等的監(jiān)視工作,氣相色譜法已成為一種重要的手段。要獲得穩(wěn)定、可靠的分析數(shù)據(jù),就需要保證氣相色譜系統(tǒng)的運行狀態(tài),而其各部分裝置的性能如:載氣、進樣口、色譜柱、檢測器等的性能ji大地影響著色譜系統(tǒng)的運行狀況。選擇一個好的分析方法固然非常重要,但其條件是要在一個穩(wěn)定、良好運行的色譜系統(tǒng)上實現(xiàn)的,因此保證各部分裝置的性能是獲得可靠的分析數(shù)據(jù)的前提。
1、載氣
在氣相色譜中,各種氣體:如載氣、燃氣、助燃氣等的純度會直接影響色譜儀的靈敏度、穩(wěn)定性,甚至色譜柱的壽命(柱效為原來的1/10時,應(yīng)更換新的色譜柱)。因此要嚴格控制氣體的質(zhì)量和雜質(zhì)的去除。氣路管線不能使用塑料管或橡膠管。
1.1 質(zhì)量要求:純度要大于99.999%,對于FID、TCD大于99.999%即可。另外,若使用鋼瓶時要注意瓶內(nèi)的壓力在低于3~5個壓力時,應(yīng)更換鋼瓶,因為瓶底的雜質(zhì)較多,使得色譜儀的背景值高。
1.2 水分:對于毛細管柱,則必需干燥,不建議進水樣,即使采用厚液膜也不建議采用。因為水能使某些固定相發(fā)生水解,破壞色譜柱,產(chǎn)生噪聲、拖尾峰或鬼峰。
1.3 氧氣:氧氣是所有毛細管色譜柱的天敵。在室溫或近室溫下,長期暴露于氧氣并不損壞色譜柱。但是當柱溫升高時,將會出現(xiàn)嚴重的損壞。
鑒于以上因素,在氣相色譜系統(tǒng)中,氣體均須經(jīng)過嚴格的凈化。但安裝時仍應(yīng)注意一些技巧,否則會達不到預(yù)期的效果。無論是串聯(lián)式、并聯(lián)式還是混合式,凈化器均應(yīng)靠近儀器,先安裝干燥管,再安裝脫氧管。安裝或更換氣源時要先沖洗過濾器(不連接色譜儀)。對于脫氧管,應(yīng)先通載氣,再把另一口打開。不同的載氣有不同的影響,應(yīng)從三方面影響因素考慮:峰形擴張(與載氣的分子量及流速有關(guān),分子量大,柱效高)、柱壓降(與載氣的粘度有關(guān))、檢測器的靈敏度(熱導(dǎo)系數(shù)對熱導(dǎo)池的影響)。一般選擇如下:載氣采用低線速時,宜用氮氣為載氣;高線速宜用氫氣為載氣;較大壓力降時采用氫氣為宜。另外載氣流速對色譜柱的柱效也有一定的影響,按公式u=L/t0,通過實驗確定zuijia流速。
2、進樣口
進樣口的作用是準確、重現(xiàn)地把樣品導(dǎo)入色譜系統(tǒng),氣化的樣品應(yīng)該是真實的代表液體樣品,如無特殊需要,氣化過程樣品組分不會發(fā)生化學(xué)變化。因此凡能影響樣品氣化、穩(wěn)定性的部件均應(yīng)考慮每個元件的ZJ性能。該部位主要有隔墊、密封墊、襯管。
2.1 隔墊:隔墊的作用是保證樣品流路與外部隔開,保持系統(tǒng)內(nèi)壓,防止泄露,避免外部空氣滲入,污染系統(tǒng)。一般由耐高溫、氣密性好的硅橡膠制成。不同品種的隔墊,其質(zhì)量也有很大的差異,表現(xiàn)為鬼峰的多少、耐穿刺性等。
為避免問題的出現(xiàn),需要:氣化室溫度要控制在Z高溫度范圍內(nèi);定期更換(目的是為了防止漏氣、分解、樣品損失、柱流量或分流流量下降、出鬼峰、柱效下降);安裝后“手緊”;如果可行,使用隔墊吹掃;用自動進樣器;選用針尖鋒利的注射器。
2.2密封墊:密封墊是用來密封色譜柱或襯管與色譜系統(tǒng)的連接。其應(yīng)該提供無泄露的密封效果、適宜的內(nèi)徑、耐高溫的變化。該元件若使用不當或使用舊的密封墊,會導(dǎo)致色譜峰不一致,結(jié)果不可靠,使用不合適的密封墊,會使空氣和其他污染物滲入色譜系統(tǒng),嚴重影響柱效和檢測器性能。為保持儀器Z佳性能,每更換一次色譜柱或?qū)ιV柱維護處理時,都要更換密封墊。另外,用前要先將密封墊烘干,保持潔凈,避免各種污染,如手、油;重新使用密封墊,要注意密封墊有無破損。更換密封墊仍有可能出現(xiàn)一些問題。
2.3 襯管:襯管是進樣體系的中心元件,樣品在此揮發(fā)成氣體。對于不同的應(yīng)用選擇合適的襯管是一件困難和復(fù)雜的工作,也是一件很關(guān)鍵的步驟,選擇不當,則可能會出現(xiàn)以下現(xiàn)象:峰形變壞、溶質(zhì)歧視、分析重現(xiàn)性差、樣品分解、出鬼峰。因此對于每種應(yīng)用須考慮襯管的三個特性:
(1) 襯管容積:襯管的體積和樣品的蒸發(fā)時的體積是正確選擇襯管的重要的因素。如果襯管太小會有樣品反閃和損失,影響檢測的準確性、重復(fù)性和靈敏性。在實際工作中可按溶劑膨脹公式計算:微升=22.400×A×B×C。式中:A—密度/分子量;B—15/(15 柱前壓psi);C—(進樣口溫度 273) /273;(例如:1μL的水,250℃,15psi柱前壓22.400×1/18×15/30×523/273=1.192μL)
(2)襯管的處理或去活問題:襯管內(nèi)壁存在著活性基團,對樣品組分產(chǎn)生吸附作用,并在譜圖上出現(xiàn)拖尾峰,檢測靈敏度和重現(xiàn)性下降。經(jīng)去活的襯管可以防止吸附樣品并可降低不穩(wěn)定化合物的降解。未經(jīng)去活的襯管不適用于極性或易降解的樣品。在實際應(yīng)用過程中去活的襯管也可能再現(xiàn)活性,雖然可以用沖洗的方法進行清潔處理出去微粒或用溶劑沖洗揮發(fā)性組分,但找一個潔凈的處理方法也是很難、很復(fù)雜的一項工作,而且有些溶劑還可除掉活化層,所用工具也可能在襯管表面上劃痕,有會導(dǎo)致產(chǎn)生不必要的活化點。
(3)襯管的類型:根據(jù)不同的應(yīng)用,安捷倫公司設(shè)計不同類型的襯管。錐形襯管可把樣品聚集在柱頭,減少樣品返沖。填充玻璃棉(去活),在襯管的中間位置:可以提供更多的表面積,使樣品揮發(fā),減少熱量不均勻現(xiàn)象、捕集隔墊碎片和不揮發(fā)組分,以防這些物質(zhì)進入色譜柱、擦去注射針頭的樣品,防止樣品殘留在隔墊,增加分析重現(xiàn)性;在襯管底部位置:主要目的是用于捕集非揮發(fā)性組分。玻璃套杯,主要是幫助樣品蒸發(fā)和混合,若再加玻璃棉和惰性填料,可改善分析重現(xiàn)性,減少樣品歧視。但玻璃棉的襯管不適合用于分析酚類、有機酸、農(nóng)藥、胺類、活性極性化合物、熱不穩(wěn)定化合物。用于分流/不分流的襯管對于組分復(fù)雜的樣品有很好的益處。
以上三個特點均能影響載氣流通過進樣口或樣品的氣化,在實際應(yīng)用中應(yīng)考慮這些因素的影響。
3、檢測器
大多數(shù)檢測器是通用型,如:FID、TCD等,還有用于特殊物質(zhì)的檢測器,如:ECD、NPD等。對于不同的檢測器有不同要求?,F(xiàn)對一些主要的檢測器進行探討。
3.1、FID FID(氫火焰檢測器)的靈敏度高、死體積小、響應(yīng)快、線性范圍廣,能有效地與毛細柱聯(lián)用,成為目前對有機物微量分析應(yīng)用z廣的檢測器。FID檢測系統(tǒng)主要由檢測器、檢測電路(放大器)和氣路三大部分組成,當發(fā)生故障或分析譜圖不正常時,應(yīng)先判斷區(qū)分問題是出在哪一部分。FID系統(tǒng)常見不正常情況有:不能點火,問題主要出在氣路或檢測器;基流很大,問題主要出在氣路或檢測器;噪音很大,氣路、檢測器和電路出問題都有可能;靈敏度明顯降低,氣路、檢測器和電路不正常都有可能;不出峰,氣路、檢測器、電路不正常都有可能;色譜峰形不正常:進樣器、氣路、檢測器為主要檢查對象;基線漂移嚴重,氣路、檢測器都有可能;出現(xiàn)毛刺,收集極、噴嘴不潔凈常見的檢測步驟:
(1) 檢查氣路,檢查H2(氫氣)、N2(氮氣)、AIR(空氣)流量是否正常,空氣流量太小和噴嘴嚴重漏氣就會引起較大的爆鳴聲而不能點火;氫氣太小,氮氣太大會使點火困難和容易熄火;噴嘴漏氣,色譜柱漏氣不僅會使點火困難,也會導(dǎo)致靈敏度降低,甚至不出峰;氫氣與氮氣流量比將明顯影響靈敏度;氫氣流量太大也會造成噪音變大;氣路系統(tǒng)不干凈,包括進樣器污染,檢測器污染或色譜柱沒有充分老化都會引起基流、噪音較大和基線漂移。在點火時請注意基流大?。涸邳c火前,檢測器基線位置一般來說,應(yīng)為零或很小,僅有0.1~0.3左右,點火后H2氣調(diào)回正常工作值時,基線為100以內(nèi),說明系統(tǒng)十分干凈,一般還能使用;若基線值很大,就說明系統(tǒng)污染比較嚴重,這時噪音、漂移都很大,儀器穩(wěn)定時間也較長。檢查是哪部分受到污染的簡單方法,就是分別單獨將某一部分的工作溫度升高,若基線明顯變大,該部分就污染嚴重。氣路(包括進樣器)中的堵塞和漏氣,往往會引出峰不正常;進樣器中襯管沒有壓平也會破壞正常峰形。
(2) 檢查檢測器,檢查噴嘴是否漏氣,堵塞。另外還應(yīng)注意積水、燈絲老化、生銹也是點不著火的一個原因。另外對于檢測器的使用,其溫度設(shè)定應(yīng)不低于150℃,建議在200℃以上,并應(yīng)在此溫度下保持一定時間再點火,這樣可以除去檢測器存留的水分,關(guān)閉時可先關(guān)閉氫氣,繼續(xù)開著空氣,可避免一些雜質(zhì)的附著。
(3)對于檢測器的噴嘴、收集極進行清洗應(yīng)按如下步驟進行:溶劑超聲-熱水沖洗-甲醇沖洗-吹干。切記不可用尖銳的硬物劃傷噴嘴、收集極,這樣會造成新的活化點出現(xiàn)。安裝時切記不可用手直接接觸該部件。
3.2、TCD 對于該檢測器須保證載氣、參比氣、尾吹氣來自同一個氣源;確保參比氣吹凈參比和溫度超過150℃,才能開啟燈絲。在清洗檢測器時應(yīng)進行熱清洗,并要持續(xù)幾個小時后,再冷卻至正常操作溫度。清洗時要與柱子斷開,并堵上與柱子的連接口。
3.3、ECD 由于該檢測器有放射源,因此應(yīng)將尾氣排放到室外。清洗時,不可拆下檢測器,只能進行熱清洗,加熱至375℃,尾吹氣為50~60mL/min。
3.4、NPD 該檢測器主要用來檢測氮、磷,與FID基本相同,不同的是在噴嘴上方有銣珠,因此應(yīng)特別注意,在長期不用時因其怕潮,要常加熱、烘干。清洗也應(yīng)采用熱清洗的方法。除此之外,進樣的技術(shù)也是一個很大的影響因素。進樣時手不要拿注射器的針頭和有樣品部位,不要有氣泡;吸樣時要慢、快速排出再慢吸,反復(fù)幾次,10μL注射器金屬針頭部分體積0.6μL,不易觀察到氣泡,多吸1~2μL將注射器針尖向上,等氣泡游走到頂部再推動注射器排除氣泡。進樣速度要快(但不易過快),每次進樣保持相同速度。但在實際工作常會出現(xiàn)為保證進樣速度,而常常會把注射器的針頭和注射器桿弄彎,原因是:
(1)進樣口擰的太緊,室溫下擰的太緊當氣化室溫度升高時硅膠密封墊膨脹后會更緊;
(2)位置錯誤針頭扎在進樣口金屬部位;
(3) 進樣時用力太猛;
(4) 注射器內(nèi)壁有污染,注射時將針桿推彎,注射器用一段時間就會發(fā)現(xiàn)針管內(nèi)靠近頂部有一小段黑的東西,這時吸樣注射感到吃力。清洗方法:將針桿拔出,注入一點肥皂水,將針桿反復(fù)推拉,zui這樣會有一定的幫助,不過要清洗好注射器。分析的樣品為溶劑溶解的固體樣時,進樣后要及時用溶劑清洗注射器。
(5)進樣時一定要穩(wěn)重,否則會把注射器弄彎。
一般來說,任何事物的影響因素都是多種多樣的,對于氣相色譜也是如此,因此在實際的工作中還應(yīng)針對不同的原因采取與之相對應(yīng)的解決辦法。
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